CN104445870A - 固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法 - Google Patents
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Abstract
一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：通过插入玻璃液中并在被侵蚀损耗后可不断获得补偿的气体喷管（6），将氧化剂气体射向连续送入玻璃液内的固体燃料棒（11）使其氧化燃烧，并在玻璃液内形成燃烧空腔（12），产生的高温气体搅动玻璃液，并将大部分热量传给玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化均质；通过一种组合衔接装置将气体喷管（6）和补偿管（7）在不切断气源的前提下衔接起来，并在气体喷管（6）被侵蚀损耗到一定程度后，将其向窑池内推进，以补偿其被蚀损的部分，以保持气体喷管（6）的喷口在玻璃液内的位置基本不变，从而保持火焰在玻璃液内的稳定燃烧，同时保证气体喷管（6）的长期使用寿命。
Description
技术领域
玻璃熔化工艺。
背景技术
玻璃液的熔制是玻璃制造工艺中最重要、最核心的工艺。它的优劣对于绿色环保、节能减排以及玻璃的制造成本的高低，有着举足轻重的作用。
目前，用燃料连续熔制玻璃液均采用表面加热的方法。它有着几个难以克服的缺点：一是热效率较低，其热损耗约占总热耗量的70%~80%，每公斤玻璃液热耗在1800千卡以上；二是熔化率较低，一般在1.5吨/平方米·日以下；三是熔化池燃烧空间的燃气温度高、流速大，对窑炉耐火材料侵蚀较快，降低了窑炉使用寿命。为了省能源和降低成本并提高窑炉使用寿命，国内外都在探索更有效的加热方法代替表面加热，浸没燃烧就是其中一种。
迄今为止，所谓浸没燃烧是将气态燃料燃烧器浸没在玻璃液中，燃烧的废气以高温高速直接喷入熔池玻璃液中，搅动着玻璃液，并将大部分热量传给玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化。
这种方法不仅是燃烧气体的热量被玻璃液充分吸收，热损失小，熔化率高，节能效果十分显著（国外介绍浸没燃烧方法的熔化率可达9~10吨/平方米·日，每公斤玻璃液热耗在1000~1300千卡）。而且由于高温气体翻腾，对玻璃液起搅拌作用，使池内的玻璃液更均匀。又由于离开玻璃液的废气温度基本和熔池中表面玻璃液的温度相同，因而降低了熔窑空间的温度，延长了窑炉的使用寿命。
浸没燃烧方法有许多优点，因此包括中国在内的美、日、法、俄等国都先后进行了深入的研究和试验，但到目前为止均未获得成功。
其原因在于，这种浸没燃烧的方法有着难以解决的问题：一是玻璃液粘度、气源压力和流量的波动，对混合气体压力和喷速的影响很大，使其难以长期恒定地保持在玻璃液中燃烧，极易造成脱火或回火现象；而最为关键的问题是：由于受材料限制，燃烧器(尤其是喷火嘴)极易损耗、寿命较短，而且既无法补偿也难以更换。所以尽管经过长期的研究和试验，却难以投入实际应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：通过插入玻璃液中并在被侵蚀损耗后可不断获得补偿的气体喷管（6），将氧化剂气体射向连续送入玻璃液内的固体燃料棒（11）使其氧化燃烧，并在玻璃液内形成燃烧空腔（12），产生的高温气体搅动玻璃液，并将大部分热量传给玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化均质；通过一种组合衔接装置将气体喷管（6）和补偿管（7）在不切断气源的前提下衔接起来，并在气体喷管（6）被侵蚀损耗到一定程度后，将其向窑池内推进，以补偿其被蚀损的部分，以保持气体喷管（6）的喷口在玻璃液内的位置基本不变，从而保持火焰在玻璃液内的稳定燃烧，同时保证气体喷管（6）的长期使用寿命。
上述组合衔接装置为前后布置的一对具有半管对合组装结构的三通（或多通）管（A）和（B）。在气体喷管（6）和补偿管（7）的两端设有螺纹，使其通过螺纹连接在一起。在衔接气体喷管（6）和补偿管（7）时，首先将三通管（B）布置在三通管（A）后方，将补偿管（7）从三通管（B）底部插入后，关闭三通管（B）的输送支管阀门（5a），并用定位螺丝（2a）将补偿管（7）临时定位在三通管（B）和三通管（A）的两个输送支管（1a）和（1）之间；然后打开三通管（B）的进气支管阀门（3a）和三通管（A）的输送支管阀门（5），同时关闭三通管（A）进气支管阀门（3）；再将三通管（B）和固定在其上的补偿管（7）共同推进到气体喷管（6）的底部，并将气体喷管（6）和补偿管（7）通过螺纹连接起来；然后将三通管（A）拆除；通过三通管（A）和三通管（B）的循环交替向窑池推进，从而实现对气体喷管（6）的长期不断补偿。
为确保气体喷管（6）被侵蚀损耗到一定程度后顺利向窑池内推进，在其与窑底耐火材料（8）的孔壁之间埋设有可确保气体喷管（6）在其中密封滑动的密封套筒（9）。密封套筒（9）的材质可选择石墨，尤其是弹性石墨。
上述气体喷管（6）和补偿管（7）的材质可采用石英管、耐热金属管、衬有耐火材料内衬的金属管、耐火材料管（如锆刚玉）等。因为石英具有膨胀系数低、耐高温化学侵蚀、不污染玻璃液和易加工制作等优点，所以可优先选用石英管。
上述固体燃料棒可采用煤粉、石油焦、焦炭、渣油等单独或混合压制而成。在固体燃料棒的外表面包覆有一层石墨，以防固体燃料棒被玻璃液粘附而不能与氧化气体充分接触燃烧。
为保证燃烧的更完全，可在固体燃料棒中均匀混入一些固体氧化剂如：硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵等。
被连续送入玻璃液内的固体燃料棒（11）分为窑内和窑外两部分，窑内部分浸入高温玻璃液中，其达到燃点温度的部分在接触到氧气时，便会氧化燃烧；用氧化气体（空气、富氧气体或纯氧气体）吹开包围在固体燃料棒（11）周围的玻璃液（13），使其与达到燃点温度的固体燃料棒（12）接触并反应燃烧。根据燃烧速度，连续将固体燃料棒（11）送入窑内，同与气体喷管（6）的补偿送入过程相配合，以保证燃烧位置和燃烧状态的稳定；固体燃料棒（11）窑外部分的表面通过冷水套或吹冷风等方式被冷却，以防其达到燃点并接触大气而燃烧。
与先前人们研究试验的以固定燃烧器为基础的、纯气态的浸没燃烧方法相比，这种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法的优点在于：1、可克服玻璃液粘度和燃烧产物压力波动的影响，燃烧过程稳定可靠；2、在玻璃液中的燃烧深度可调可控；3、可避免燃烧不完全从而污染玻璃液的情况发生；4、这种浸没燃烧设备的使用和更换简单方便且使用寿命可与窑龄同长。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是气体喷管（6）和补偿管（7）的衔接原理剖面结构图。
图2是喷气装置在正常工作状态的剖面结构图。
图3是具有半管对合组装结构的三通管外形立体图。
图4是这种固气浸没燃烧熔制玻璃液的原理剖面图。
图中1. 三通管（A）的输送支管，1a. 三通管（B）的输送支管，2. 三通管（A）的定位螺丝，2a. 三通管（B）的定位螺丝，3. 三通管（A）的进气支管阀门，3a. 三通管（A）的进气支管阀门，4. 三通管（A）的进气支管，4a. 三通管（B）的进气支管，5. 三通管（A）的输送支管阀门，5a. 三通管（B）的输送支管阀门，6. 燃气喷管，7. 补偿管，8. 窑底耐火材料，9. 密封套筒，10.冷却水套，11.固体燃料棒，12. 燃烧空腔，13.玻璃液，14.燃烧气泡。
具体实施方式
图1中，在衔接气体喷管（6）和补偿管（7）时，首先将三通管（B）布置在三通管（A）后方，将补偿管（7）从三通管（B）底部插入后，关闭三通管（B）的输送支管阀门（5a），并用定位螺丝（2a）将补偿管（7）临时定位在三通管（B）和三通管（A）的两个输送支管（1a）和（1）之间；然后打开三通管（B）的进气支管阀门（3a）和三通管（A）的输送支管阀门（5），同时关闭三通管（A）进气支管阀门（3）；再将三通管（B）和固定在其上的补偿管（7）共同推进到气体喷管（6）的底部，并将气体喷管（6）和补偿管（7）通过螺纹连接起来；然后将三通管（A）拆除；通过三通管（A）和三通管（B）的循环交替向窑池推进，从而实现对气体喷管（6）的长期不断补偿。
图2中，当气体喷管（6）被侵蚀损耗到一定程度后，将三通管（B）和固定在其上的补偿管（7）以及气体喷管（6）共同向窑池推进，以补偿气体喷管（6）被蚀损的部分，以保持气体喷管（6）的喷口在玻璃液内的位置基本不变，从而保持火焰在玻璃液内的稳定燃烧，同时保证气体喷管（6）的长期使用寿命。
图3是上述三通管的外形立体图，它具有半管对合组装结构，使其可在气体喷管（6）和补偿管（7）上快速方便的拆卸组装，以完成三通管（A）和三通管（B）的循环交替。
图4中，被连续送入玻璃液内的固体燃料棒（11）分为窑内和窑外两部分，窑内部分浸入高温玻璃液中，其达到燃点温度的部分在接触到氧气时，便会氧化燃烧；用氧化气体（空气、富氧气体或纯氧气体）吹开包围在固体燃料棒（11）周围的玻璃液（13），使其与达到燃点温度的固体燃料棒（11）接触并反应燃烧，形成稳定的燃烧空腔（12）；根据燃烧速度，连续将固体燃料棒（11）送入窑内，同与气体喷管（6）的补偿送入过程相配合，以保证燃烧位置和燃烧状态的稳定；固体燃料棒（11）窑外部分的表面通过冷水套或吹冷风等方式被冷却，以防其达到燃点并接触大气而燃烧。
Claims (9)
1.一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：通过插入玻璃液中并在被侵蚀损耗后可不断获得补偿的气体喷管（6），将氧化剂气体射向连续送入玻璃液内的固体燃料棒（11）使其氧化燃烧，并在玻璃液内形成燃烧空腔（12），产生的高温气体搅动玻璃液，并将大部分热量传给玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化均质；通过一种组合衔接装置将气体喷管（6）和补偿管（7）在不切断气源的前提下衔接起来，并在气体喷管（6）被侵蚀损耗到一定程度后，将其向窑池内推进，以补偿其被蚀损的部分，以保持气体喷管（6）的喷口在玻璃液内的位置基本不变，从而保持火焰在玻璃液内的稳定燃烧，同时保证气体喷管（6）的长期使用寿命。
2.根据权利要求1所述的一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：上述组合衔接装置为前后布置的一对具有半管对合组装结构的三通（或多通）管（A）和（B），在气体喷管（6）和补偿管（7）的两端设有螺纹，使其通过螺纹连接在一起，在衔接气体喷管（6）和补偿管（7）时，首先将三通管（B）布置在三通管（A）后方，将补偿管（7）从三通管（B）底部插入后，关闭三通管（B）的输送支管阀门（5a），并用定位螺丝（2a）将补偿管（7）临时定位在三通管（B）和三通管（A）的两个输送支管（1a）和（1）之间；然后打开三通管（B）的进气支管阀门（3a）和三通管（A）的输送支管阀门（5），同时关闭三通管（A）进气支管阀门（3）；再将三通管（B）和固定在其上的补偿管（7）共同推进到气体喷管（6）的底部，并将气体喷管（6）和补偿管（7）通过螺纹连接起来；然后将三通管（A）拆除；通过三通管（A）和三通管（B）的循环交替向窑池推进，从而实现对气体喷管（6）的长期不断补偿。
3.根据权利要求1所述的一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：为确保气体喷管（6）被侵蚀损耗到一定程度后顺利向窑池内推进，在其与窑底耐火材料（8）的孔壁之间埋设有可确保气体喷管（6）在其中密封滑动的密封套筒（9）。
4.根据权利要求3所述的一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：密封套筒（9）的材质为石墨。
5.根据权利要求1所述的一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：上述气体喷管（6）和补偿管（7）的材质为石英管。
6.根据权利要求1所述的一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：上述固体燃料棒（11）采用煤粉、石油焦、焦炭、渣油等单独或混合压制而成。
7.根据权利要求6所述的一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：所述固体燃料棒（11）中混入有固体氧化剂。
8.根据权利要求6所述的一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：在固体燃料棒（11）的外表面包覆有一层石墨，以防固体燃料棒被玻璃液粘附而不能与氧化气体充分接触燃烧。
9.根据权利要求1所述的一种固气浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：被连续送入玻璃液内的固体燃料棒（11）分为窑内和窑外两部分，窑内部分浸入高温玻璃液中，其达到燃点温度的部分在接触到氧气时，便会氧化燃烧；用氧化气体吹开包围在固体燃料棒（11）周围的玻璃液（13），使其与达到燃点温度的固体燃料棒（12）接触并反应燃烧；根据燃烧速度，连续将固体燃料棒（11）送入窑内，同与气体喷管（6）的补偿送入过程相配合，以保证燃烧位置和燃烧状态的稳定；固体燃料棒（11）窑外部分的表面通过冷水套或吹冷风等方式被冷却，以防其达到燃点并接触大气而燃烧。
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